材料強度而獲得驚人的效果。觀察到強度的增加連同更高的柔軟度是非常 難得的。
[0034] 通過斷開纖維素纖維_纖維結(jié)合來獲得改進的柔軟度這是可能的。這也可導(dǎo)致更 低的材料強度。然而，觀察到的是相反的情況。很可能用在壓花點引入材料的高壓縮和能 量被連續(xù)纖絲所吸收來解釋強度的增加。連續(xù)纖絲可如此變形從而形成纖維素纖維與纖絲 之間以及纖絲與纖絲之間的結(jié)合。當基于PP纖絲制得類似的材料時我們不能觀察到該效 果。作為示例，連續(xù)紡絲纖絲是聚乳酸纖絲。PLA表面化學(xué)性以及60°C下的玻璃態(tài)和軟化 點可有利于通過壓花獲得變形。
[0035] 復(fù)合無紡幅材料具有帶有第一地帶的第一區(qū)域，在該第一地帶中通過壓花所述復(fù) 合無紡幅材料拉伸所述纖絲并且藉此增加所述連續(xù)纖絲的分子定向。第一區(qū)域可具有通過 壓花無紡復(fù)合幅材料產(chǎn)生的拉伸而加強的強度。
[0036] 抵靠砧輥的壓花提供了帶有包括拉伸區(qū)段的第一地帶的第一區(qū)域和帶有壓縮區(qū) 段的第二區(qū)域。第一地帶鄰近于第二區(qū)域，因為纖絲的拉伸通常是材料在帶有突出圖案的 鋼輥與橡膠輥之間被壓花，這將破壞材料內(nèi)纖維-纖維結(jié)合，但在這些情形下也拉伸連續(xù) 紡絲纖絲。復(fù)合無紡幅材料的壓花提供了由被壓縮地帶構(gòu)成的局部加強且無熱結(jié)合的第二 區(qū)域，第二區(qū)域的密度高于第一區(qū)域。連續(xù)紡絲纖絲可通過在壓花期間被展平而變形。
[0037] 用具有突起或突出部的壓花輥進行所述壓花，所述突起或突出部對應(yīng)于所述幅材 料的所述第二區(qū)域并具有在1. 5mm-3. 5mm范圍內(nèi)、優(yōu)選大約2. 5mm的高度或深度。無熱結(jié)合 下，被壓縮地帶的所述第二區(qū)域的相當高/深的壓花具有大約5-60%、優(yōu)選10-50%之間、 最優(yōu)選大約30%的減小厚度。
[0038] 不受理論的束縛，相信由于纖絲的拉伸和分子定向會提高強度。由于纖絲的制造 使得仍然可之后發(fā)生某些分子定向并且因為在復(fù)合無紡由內(nèi)沒有熱結(jié)合（這將妨礙和破 壞結(jié)合并且撕裂纖絲），所以這是有可能的。拉伸是永久性的，因為壓花時，纖絲被變形，隨 后纖絲處于塑性范圍內(nèi)且?guī)в幸欢═g并且不產(chǎn)生任何熱結(jié)合。幅包括通過壓花被拉伸的 未熱結(jié)合的變形的連續(xù)紡絲纖絲。在常規(guī)的壓花時，纖維破裂并且如果幅是紡粘的則纖維 被精確地粘附并且不能移動。根據(jù)本發(fā)明的幅材料僅通過水刺交纏被機械地結(jié)合并且這些 結(jié)合是彈性的而非牢固的結(jié)合。纖維素纖維-纖維結(jié)合將破裂，但是根據(jù)權(quán)利要求的連續(xù) 纖絲不會破裂而是將拉伸。如果使用某些陰陽壓花，則僅獲得被拉伸的區(qū)域，除非使用尖對 尖或腳對腳的壓花。無紡復(fù)合幅材料具有帶有拉伸的連續(xù)纖絲和通過壓花獲得的連續(xù)纖絲 的增加的分子定向的第一地帶的第一區(qū)域。但是，如果在堅固的輥隙（例如抵靠砧輥）內(nèi) 進行壓花，則通過壓縮區(qū)段的第二區(qū)域獲得另一強度提高。
[0039] 這些壓縮區(qū)段內(nèi)的強度增加是局部加強，壓花提供了幅的壓縮，這使得纖維和纖 絲彼此靠近，但也可提供纖絲內(nèi)的某些壓縮，因此纖絲可在壓花的第二區(qū)域內(nèi)被展平。幅材 料具有由壓縮地帶構(gòu)成的局部加強而無熱結(jié)合的第二區(qū)域，第二區(qū)域具有高于所述第一區(qū) 域的密度和大約5-60%、優(yōu)選10-50%、最優(yōu)選大約30%的減小厚度。更致密的材料因此增 加了所有纖維之間的接觸并且僅這個事實將在這些壓縮區(qū)域內(nèi)賦予材料更高的局部強度。 將有也會增加纖維之間摩擦的更大區(qū)域。雖然在壓花點內(nèi)沒有熱結(jié)合，壓縮纖維將甚至進 一步添加纖維之間的更好的接觸和結(jié)合，氫鍵合、范氏鍵合和增強的分子接觸以及甚至更 集成的幅，將增加強度，由于在纖絲的塑性范圍內(nèi)進行壓花故壓花將保留。短纖維例如纖維 素纖維也將粘附于任何空腔并且也進一步增強形成局部加強的致密結(jié)構(gòu)。人們相信由于纖 絲的剛性，由壓花壓力產(chǎn)生的摩擦能量被吸收在纖絲的表面內(nèi)，并且因此也被添加于如何 獲得該強結(jié)合而無熱結(jié)合的理論中。
【附圖說明】
[0040] 將參照附圖詳述本發(fā)明。
[0041] 圖1示意性地示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的水刺交纏復(fù)合無紡材料的裝置的示例 實施例。
【具體實施方式】
[0042] 復(fù)合無紡幅材料包括連續(xù)紡絲纖絲和短纖維的混合物，所述短纖維包括天然纖維 和/或人造纖維。這些不同類型的纖維和本發(fā)明的其它細節(jié)如下被定義。
[0043] 連續(xù)纖絲
[0044] 纖絲是與其直徑相比非常長、基本上環(huán)形的纖維。它們可如下制造：通過細孔噴嘴 熔融和擠出熱塑性聚合物、隨后優(yōu)選在聚合物射流處或沿該射流吹氣的氣流作用下冷卻聚 合物，并且固化為絞線，其能通過抽拉、拉伸或卷曲來處理。用于附加功能的化學(xué)制品被添 加于表面。纖絲也可通過進入反應(yīng)介質(zhì)的纖維成形反應(yīng)劑溶液的化學(xué)反應(yīng)制造，例如通過 從黃原酸纖維素溶液進入硫酸的粘膠纖維的旋轉(zhuǎn)來制造纖絲。
[0045] 熔噴纖絲如下制造：通過細孔噴嘴以非常纖細的射流擠出熔融熱塑性聚合物并且 將會聚的氣流導(dǎo)向聚合物射流從而它們被拉出成為具有極小直徑的連續(xù)纖絲。熔噴制造例 如在美國專利US3849241或US4048364中有描述。所述纖維可為微纖維或長纖維，這取決 于其尺寸。微纖維具有不超過20ym、通常2-12ym的直徑。長纖維具有超過20ym、通常 20-100ym的直徑。
[0046] 紡粘纖絲可以類似方式制造，但氣流更冷并且通過空氣進行纖絲的拉伸以獲得適 當?shù)闹睆健＠w維直徑通常超過10ym，通常10-100ym。紡粘制造例如在美國專利US4813864 或US5545371中有描述。
[0047] 紡粘和熔噴纖絲作為一個組被稱為紡絲纖絲，意味著它們直接、原位地敷設(shè)在移 動表面上以形成幅，其進一步在工藝中被結(jié)合。通過選擇聚合物和溫度分布圖來控制"熔融 流動指數(shù)"是控制擠出從而纖絲成形的重要部分。紡粘纖絲通常更堅固并且更均勻。
[0048] 纖維束是纖絲的另一來源，其通常為人造纖維的制造中的前體，但也可作為其自 身的產(chǎn)品被銷售和使用。類似于紡絲纖維，纖細的聚合物射流被拉出和拉伸，但并非敷設(shè)在 移動表面上以形成幅，而是被保持為捆束以完成拉出和拉伸。當制造人造纖維時，該纖絲捆 束隨后用紡絲整理化學(xué)制品處理，通常被卷曲隨后進給至切割階段，在此用帶刀的輪子將 纖絲切割為不同的纖維長度，其被打包成捆從而被運輸和用作人造纖維。當制造纖維束時， 絲束在有或沒有紡絲整理化學(xué)制品的情形下被打包成捆或裝箱。
[0049] 具有足夠粘著特性從而令自身可在熔融狀態(tài)下這樣被抽出的任何熱塑性聚合物 基本上能用于制造熔噴或紡粘纖維。有用的聚合物的示例是聚烯烴例如聚交酯、聚丙烯、聚 酯和聚乙烯。當然也可使用這些聚合物的共聚物以及具有熱塑性特性的天然聚合物。
[0050] 連續(xù)紡絲纖絲從噴絲頭擠出并且通過狹槽變細裝置以大于2000m/min且小于 6000m/min或5000m/min或3000m/min的速度拉出，賦予纖絲不完全的分子定向，并且纖絲 通過壓花進一步拉伸。
[0051] 用于本發(fā)明的連續(xù)纖絲具有小于80°C的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度Tg并且在壓花期間達到 纖絲的軟化點，并且在纖絲的塑性范圍內(nèi)進行壓花從而它們塑性地變形。
[0052]連續(xù)纖絲可基于任何聚乳酸、PLA聚合物?；诰|(zhì)聚乳酸樹脂的PLA纖絲包括 單聚合物并且在整個PLA纖絲內(nèi)具有基本上相同的熔點。然而，當然也可使用其它聚合物 和共聚物以及具有基于PLA的添加劑的聚合物。
[0053] 天然纖維
[0054] 可使用很多類型的天然纖維，特別是那些具有吸水能力和傾向于有助于形成粘著 薄片的天然纖維。在可能使用的天然纖維中，主要有纖維素纖維如種毛纖維，例如棉花、木 棉和乳草屬植物；葉纖維例如劍麻、馬尼拉麻、菠蘿和新西蘭昂普（hamp);或韌皮纖維例如 亞麻、大麻、黃麻、洋麻和紙漿。
[0055]尤其非常適合于使用來自木漿纖維的纖維素，并且軟木纖維和硬木纖維是合適 的，并且也可使用再循環(huán)纖維。
[0056] 紙漿纖維長度對于軟木纖維來說在3mm左右變化并且對于硬木纖維來說在1. 2mm 左右變化，并且對于再循環(huán)纖維來說為這些長度的混合，甚至更短。
[0057] 人誥纖維
[0058]所使用的人造纖維可由相同的物質(zhì)和與上述纖絲相同的工藝制造。其它可用的人 造纖維是由再生纖維素例如粘膠液和萊賽爾纖維制成的。
[0059] 可用紡絲整理和卷曲處理它們，但這不是優(yōu)選用于制造本發(fā)明所述材料的工藝類 型所必需的。通常增加紡絲整理和卷曲從而簡化在干燥工藝例如梳理中纖維的加工，和/ 或賦予僅由這些纖維構(gòu)成的材料（例如用于尿布的無紡頂層）某些特性例如親水性。
[0060] 通常進行纖維束的切割從而得到通過改變切割輪的刀之間距離來改變的單個切 斷長度。根據(jù)設(shè)計用途，可使用不同的纖維長度，已知使用2-18_之間的纖維長度。
[0061] 對于通過傳統(tǒng)濕法成網(wǎng)技術(shù)制成的水刺交纏材料來說，材料強度及其特性例如表 面耐磨性隨著纖維長度的變化而增加（對于纖維的相同厚度和聚合物來說）。
[0062] 當連續(xù)纖絲與人造纖維和紙漿或紙漿一起使用時，材料強度將主要源自纖絲。
[0063] 工藝
[0064] 根據(jù)本發(fā)明用于制造復(fù)合無紡幅材料的方法的一個總體示例如圖1所示并且包 括如下步驟：
[0065] 提供環(huán)形的成形織物1，連續(xù)纖絲2可被敷設(shè)在該成形織物1上，并且過量空氣穿 過成形織物被吸出，以形成幅3的前體，將帶有連續(xù)纖絲的成形織物推進至濕敷階段4,其 中包括具有天然纖維5和/或人造纖維6的短纖維混合物的漿料被濕敷在連續(xù)纖絲的前體 幅上并且部分進入其內(nèi)，過量水通過成形織物被排出，將帶有纖絲和纖維混合物的成形織 物推進至水刺